Thiết kế môn học đề tài tìm hiểu quy trình công nghệ của chi tiết và thiết kế đồ gá cho chi tiết

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢIKHOA CƠ KHÍ

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

THIẾT KẾ MÔN HỌC

ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CỦA CHI TIẾT VÀTHIẾT KẾ ĐỒ GÁ CHO CHI TIẾT

: Bùi Quốc Hiệu – 201301361: Ngô Việt Hoàng – 201301368

Giảng viên hướng dẫn : Th.S Trần Thị Vân Nga

Hà Nội – 2024

……… ………

Hà nội, ngày ….tháng ……năm 2024

Giáo viên hướng dẫn

TS Trần Thị Vân Nga

MỤC LỤC

DANH MỤC BẢNG iv

LỜI NÓI ĐẦU 1

Chương 1 : PHÂN TÍCH TÍNH CÔNG NGHỆ TRONG KẾT CẤU CỦA CHI TIẾT, CHỌN PHÔI VÀ PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI 2

1.1 PHÂN TÍCH TÍNH CÔNG NGHỆ TRONG KẾT CẤU CỦA CHI TIẾT 2

1.2 CHỌN VẬT, LIỆU PHÔI VÀ PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI 3

1.3 TÍNH, CHỌN LƯỢNG DƯ GIA CÔNG CHO CÁC BỀ MẶT 5

1.4 XÂY DỰNG BẢN VẼ LỒNG PHÔI 11

Chương 2: LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 12

2.1 XÁC ĐỊNH TRÌNH TỰ VÀ SƠ ĐỒ NGUYÊN CÔNG CHO CÁC NGUYÊN CÔNG 12

2.2 CHỌN MÁY, DAO, XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ CẮT CHO CÁC NGUYÊN CÔNG 16

2.3 LẬP BẢNG QTCN 24

Chương 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỒ GÁ CHO MỘT NGUYÊN CÔNG 30

3.1 LẬP SƠ ĐỒ GÁ ĐẶT CỦA NGUYÊN CÔNG CẦN THIẾT KẾ ĐỒ

Hình 2.3 Sơ đồ khoan – taro 2 lỗ ren M4 x 0,2 21

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.2 Kích thước mũi khoan ruột gà đuôi trụ 21

LỜI NÓI ĐẦU

Thiết kế môn học công nghệ chế tạo máy là một bài tập tổng hợp, vì vậy học sinh, sinh viên sẽ có điều kiện hoàn thiện khả năng sử dụng tài liệu phối hợp với các kiến thức được trang bị trong các môn học liên quan, để thiết lập các phương án tốt nhất ứngvới các điều kiện sản xuất cụ thể

Sau thời gian tìm hiểu và với sự chỉ bảo nhiệt tình của cô giáo T.S Trần Thị

Vân Nga đến nay nhóm em đã hoàn thành thiết kế môn học công nghệ chế tạo máy với

đề tài : ‘‘ Tìm hiểu quy trình công nghệ của chi tiết và thiết kế đồ gá cho chi tiết dạng càng ’’ Trong quá trình thiết kế và tính toán tất nhiên sẽ có những sai sót do thiếu thực tế và kinh nghiệm thiết kế, em rất mong được sự chỉ bảo, đóng góp của cô và bạn bè để những đề tài sau em hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện

Hoan Hoàng Hiệu Mai Công Hoan Ngô Việt Hoàng Bùi Quốc Hiệu

Chương 1 PHÂN TÍCH TÍNH CÔNG NGHỆ TRONG KẾT CẤUCỦA CHI TIẾT, CHỌN PHÔI VÀ PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO

1.1.PHÂN TÍCH TÍNH CÔNG NGHỆ TRONG KẾT CẤU CỦA CHI TIẾT

1.1.1.Giới thiệu về chi tiết.

Hình 1.1: Chi tiết dạng càng

Dựa vào bản vẽ chi tiết thì ta thấy đây là chi tiết dạng càng làm việc với chức năng là đỡ các trục, duy trì khoảng cách giữa các trục và đảm bảo độ song song giữa các trục Ngoài ra càng gạt có nghiệm vụ dịch chuyển các chi tiết khác nằm trên trục ( như bánh răng , con trượt , … ) nhằm thực hiện nhiệm vụ động học nào

đó Các trục được lồng qua các lỗ và được cố định nhờ các lỗ bắt ren vít.

- Bề mặt 2, 3 là bề mặt làm việc chính của càng do lắp ghép trực tiếp với trục - Bề mặt 1, 4 cũng là bề mặt làm việc của càng, các chi tiết và bộ phận khác tì

vào bề mặt này.Ngoài ra bề mặt này còn dùng làm chuẩn tinh để gia công các lỗ do vậy cũng cần độ bóng cao.

- Bề mặt 5, 7 là bề mặt tiếp xúc của phần đầu của vít.Bề mặt này cũng cần gia công bằng phẳng.

- Bề mặt 6, 8 là bề mặt lắp vít.

1.1.2 Những yêu cầu kỹ thuật cơ bản của chi tiết dạng càng bao gồm:

1/ Kích thước các lỗ chính được gia công với độ chính xác cấp 7 ÷ 9 ; mặt đầu với độ chính xác cấp 8 ÷ 10 độ nhám bề mặt Ra = 0,63 ÷ 0,32 (∇8 ÷ ∇9).

2/ Độ không song song của tâm các lỗ cơ bản trong khoảng 0,03 ÷ 0,05 mm trên 100mm chiều dài.

3/ Độ không vuông góc của tâm các lỗ so với mặt đầu trong khoảng 0,05 ÷ 0,1 mm trên 100mm chiều dài.

4/ Độ không song song của các mặt đầu lỗ chính trong khoảng 0,05 ÷ 0,25 mm trên 100mm bán kính mặt đầu.

5/ Độ nhám bề mặt lỗ và mặt đầu lỗ ∅12 với Rz = 20 μ m do là bề mặt làm việc 6/ Độ nhám bề mặt lỗ và mặt đầu lỗ ∅20 với Rz = 20 μ m Ra = 1,25 μ m do là bề mặt làm việc

7/ Dung sai khoảng cách tâm giữa lỗ và mặt đáy là 0,05mm => Thay đổi để đảm bảo khoảng cách giữa các trục chính xác.

8/ Dung sai ∅20 lấy + 0,033 mm => Thay đổi lại do là bề mặt làm việc.Tra bảng (2 – 8 Tr 62 TL [4] ).

9/ Dung sai ∅12 lấy + 0,043 mm => Thay đổi lại do là bề mặt làm việc.Tra bảng (2 – 8 Tr 63 TL [4] ).

10/ Độ nhám của mặt đầu các lỗ ren thêm Rz = 40μ m do là bề mặt làm việc 11/ Các kích thước bao bên ngoài lấy theo cấp chính xác của phôi đúc.

1.1.3 Xác định dạng sản xuất

Chọn dạng sản xuất là dạng sản xuất đơn chiếc, hàng loạt nhỏ.

1.2 CHỌN VẬT LIỆU, PHÔI VÀ PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI.1.2.1 Chọn vật liệu.

Chọn vật liệu gang xám GX 16 – 36

Vì đáp ứng được yêu cầu mặt chịu nhiệt chống mài mòn tốt, cơ tính đủ đáp ứng cho chi tiết, gia công dễ, giá thành rẻ Do chi tiết không làm việc trong môi trường chịu va đập, cũng như kết cấu của chi tiết phù hợp với phương pháp đúc mà gang xám tính đúc cao cho nên ta lựa chọn vật liệu chế tạo chi tiết là gang xám.

1.2.2 Chọn phôi.

a.Phôi chế tạo bằng phương pháp đúc.

Ưu điểm :

- Có thể đúc được tất cả các loại kim loại và hợp kim có thành phần khác nhau - Có thể đúc được các chi tiết có hình dạng, kết cấu phức tạp mà các phương pháp khác khó hoặc không chế tạo được.

- Tuỳ theo mức độ đầu tư công nghệ mà chi tiết đúc có thể đạt độ chính xác cao hay thấp.

- Dễ cơ khí hoá, tự động hoá; cho năng suất cao, giá thành thấp, đáp ứng được tính chất linh hoạt trong sản xuất.

Nhược điểm :

- Tốn kim loại cho hệ thống đậu rót và đậu ngót

- Để kiểm tra chất lượng của vật đúc cần phải có thiết bị hiện đại.

b.Phôi rèn tự do.

Ưu điểm :

- Phương pháp gia công có tính linh hoạt cao, phạm vi gia công rộng, có thể gia công được các vật lớn hơn so với dập thể tích.

- Có khả năng biến tổ chức hạt thành tổ chức thớ phức tạp, do đó làm tăng khả năng chịu tải trọng của vật liệu.

- Thiết bị đơn giản, vốn đầu tư ít Nhược điểm :

- Năng suất thấp

- Chất lượng giữa các phần của phôi cũng như giữa các phôi không đồng đều và phụ thuộc vào tay nghề công nhân

- Độ chính xác về kích thước và hình dạng thấp, do đó để lại lượng dư gia công cắt gọt lớn, chi phí gia công cơ tăng, hệ số sử dụng vật liệu K thấp do đó hiệu quả kinh tế

không cao.

c.Phôi dập thể tích.

Ưu điểm :

- Có độ chính xác về hình dạng, kích thước và chất lượng bề mặt cao - Chế tạo được các phôi có hình dạng phức tạp

Nhược điểm :

- Thiết bị cần có công suất lớn, không chế tạo được phôi lớn - Chi phí chế tạo khuôn cao, chỉ hiệu quả khi số chi tiết đủ lớn.

1.2.2.Phương pháp chế tạo phôi.

Qua những phương án được nêu ở trên với vật liệu gang xám 16 – 36, độ chính xác phôi cấp II tachọn phương án chế tạo phôi là: Phương pháp đúc trong khuôn cát mẫu gỗ.

Giải thích : Vì chi tiết yêu cầu có kích thước trung bình kết cấu đơn giản, yêu cầu chi tiết không quá cao Khi chế tạo chi tiết bằng phương pháp này sẽ giảm được chi phí làm khuôn mà vẫn đảm bảo được yêu cầu kĩ thuật của chi tiết.

1.3 TÍNH, CHỌN LƯỢNG DƯ GIA CÔNG CHO CÁC BỀ MẶT.

Để gia công bề mặt lỗ ∅20 ta có quy trình công nghệ như sau : Khoan, khoét và doa.

Theo Bảng 9 Tr40 TL [4] ta có công thức xác định lượng dư gia công :

2Zmin = 2( RZi-1+ Ti-1+

Với phương pháp chế tạo phôi đúc trong khuôn cát, vật liệu gang xám 16 – 36 ta có được độ chính xác phôi cấp II, có RZ +Ta = 250 + 350 = 600 μm tra bảng 10 TL [2].

Sau bước đầu tiên với vật liệu là gang xám và phương pháp chế tạo phôi đúc Ta không còn nữa chỉ còn sau RZ =40 μm khi khoan, RZ =50 μm sau khi khoét và RZ = 10 μm sau khi doa Tra bảng 13 - TL [2].

- Sai số không gian tổng cộng của phôi được xác định theo công thức :

ρphôi=¿√ρcv2+ρlk2

- Trong đó : Độ cong vênh của mặt lỗ sau khi đúc ρcv ,sai số này phải tính theo hai phương ( dọc trục và hướng kính ).

Độ cong vênh đơn vị theo bảng 1.23 TL [2] ∆cv=0,7μ m/mm.

- Chiều dài của lỗ gia công l = 30 mm, d : Đường kính của lỗ gia công d = 20 mm.

 cv = √¿ ¿ = (0,7.20)2(0,7.30)2 = 25 mm.

- ρlk : Sai số do độ lệch thao đúc tạo lỗ Trong trường hợp này ρlk chính là sai lệch về vị trí của các mặt chuẩn đã gia công ở các nguyên công trước và được sử dụng gá đặt chi tiết trên nguyên công đang thực hiện so với bề mặt cần gia công.

ρlk =√ (δB

2 )2+(δC

2 )2 =√(6002 )2+(6002 )2= 424 μm

- Trong đó : B: Dung sai kích thước B = 100mm (từ mặt ngoài đến tâm lỗ ∅20) (Ý 3 mục 1.1.2) của phôi đúc cấp chính xác 2 và bằng 600 m ( tra bảng 2.11 TL[4] ) Sai lệch của kích thước C sẽ gây ra sai số vị trí của ∅20H8 so với các mặt định vị ∅34, sai số của C được lấy bằng dung sai của nó theo cấp chính xác tương ứng của phôi : δC=600 μ m=0,6 mm - Vậy sai số không gian tổng cộng là:

Sai số kẹp chặt phôi k cho kích thước phôi 180mm lấy bằng 150 m (Tra

- Xác định lượng dư nhỏ nhất 2Zimincho các nguyên công : Theo công thức: 2Zmin = 2( RZi-1+ Ti-1+ Khi khoan : 2Zmin1 = 2( 600 + √4252+1502) = 2101 (m) Khi khoét : 2Zmin3 = 2.(40+ 21,25282 ) =125 (m) Khi doa : 2Zmin4 = 2.(50+ 8,5282 ) =123 (m) Xác định các kích thước tính toán :

- Tại bước doa tinh, kích thước của lỗ tính toán là ∅20+0,033 (20H8) là kích thước lớn nhất và bằng 20,033 mm

- Kích thước tính toán của bước khoét: 2Zimin = bmax−¿ amax

 amax = bmax−¿ 2Zimin= 20,033−¿ 0,123 =19,91 mm - Kích thước tính toán của bước khoan :

amax =19,91−¿ 0,125 = 19,785 mm - Kích thước tính toán của phôi:

amax =19,785 −¿ 2,101=17,684 mm Xác định kích thước giới hạn lớn nhất :

- Kích thước giới hạn lớn nhất của phôi là :Dmax = 17,684 mm - Kích thước giới hạn lớn nhất của khoét là :Dmax = 19,785 mm - Kích thước giới hạn lớn nhất của doa thô là : Dmax = 19,91 mm

- Kích thước giới hạn lớn nhất của doa tinh là :Dmax = 20,033 mm Xác định kích thước giới hạn nhỏ nhất : Dmin= Dmax−¿δ

- Dung sai δ của từng nguyên công tra theo bảng 2.8 TL [4] với dung sai của khoan

δ = 130 μm, dung sai của khoét δ = 52 μm, dung sai của phôi δ = 600 μm

- Kích thước giới hạn nhỏ nhất của phôi là :Dmin= 17,684 −¿ 0,6 = 17,084 mm - Kích thước giới hạn nhỏ nhất của khoan là :Dmin= 19,785 −¿ 0,13 = 19,655 mm - Kích thước giới hạn nhỏ nhất của khoét là :Dmin= 19,91 −¿ 0,052 = 19,858 mm - Kích thước giới hạn nhỏ nhất của doa là :Dmin= 20,033 −¿ 0,033 = 20 mm Lượng dư giới hạn của các bước công nghệ :

- Lượng dư giới hạn bé nhất : 2Zimin= bmax−¿ amax

Trong đó : Tph,Tct : là giới hạn trên dung sai của phôi và chi tiết Đường kính danh nghĩa của phôi là : Ddn= 20 −¿ 2,6 = 17,4 mm

Với các bề mặt còn lại của chi tiết, lượng dư và dung sai được xác định bằng phương

pháp tra bảng rồi ghi vào bảng 1.2.

Bảng 1.1 Lượng dư gia công

Kiểm tra lượng dư tính toán :

Dựa vào Tr54 TL [2] có : Lượng dư trung gian là : 2Zimax=2Zimin+(ITa−¿ ITb) Khoan : 2571 = 2101+ (600 −¿ 130) = 2570 m

Khoét : 203 = 125 + (130 −¿ 52)= 203 m Doa tinh : 142 = 123 + (52 −¿ 33) =142 m

Lượng dư tổng cộng : 2916 = 2349 + (600 −¿ 33) = 2916

Như vậy lượng dư trung gian và lượng dư tổng cộng thoả mãn các yêu cầu

1.3.2.Tra lượng dư cho bề mặt còn lại.

Lượng dư gia công mặt phẳng : Dựa vào bảng 3.142 Tr282 TL[4] Dung sai các lỗ : Dựa vào bảng 1 TL[3]

Bề mặt Bước nguyên công Chiều sâu cắt (t) Dung sai

1.4.XÂY DỰNG BẢN VẼ LỒNG PHÔI

Phôi đúc cấp chính xác II, độ chính xác IT 15

Lượng dư gia công và dung sai kích thước của vật đúc dựa vào bảng 3.95 TL [4] : Lượng dư gia công tổng cộng của phôi là :

Chương 2 LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

2.1.XÁC ĐỊNH TRÌNH TỰ VÀ SƠ ĐỒ NGUYÊN CÔNG CHO CÁC NGUYÊN CÔNG.

NC Trình tự và sơ đồ của các nguyên công

3 Gia công mặt phẳng thứ nhất của càng :

Sử dụng bề mặt B làm chuẩn thô để gia công mặt A Bước 1 : Phay thô

Bước 2 : Phay tinh

Sơ đồ gia công mặt đầu A :

4 Gia công mặt phẳng thứ hai của càng :

Sử dụng bề mặt A vừa gia công ở NC1 làm chuẩn tinh để gia công mặt B Bước 1 : Phay thô

Bước 2 : Phay tinh

Sơ đồ gia công mặt đầu B :

Gia công bề mặt lỗ ∅12 Bước 1 : Khoan

Bước 2 : Khoét

Sơ đồ gia công mặt đầu ∅12 :

7 Gia công 3 mặt phẳng phụ của chi tiết :

Sử dụng bề mặt A và 2 lỗ làm chuẩn tinh để gia công Bước 1 : Phay thô

Sơ đồ gia công 3 mặt phẳng phụ của chi tiết :

Gia công 2 bề mặt lỗ M4 của càng :

Sử dụng bề mặt A, và 2 lỗ ∅12 làm chuẩn tinh để gia công Bước 1 : Khoan.

Bước 2 : Taro.

Sơ đồ gia công 2 bề mặt lỗ M4 :

9 Gia công bề mặt lỗ M4 tiếp theo của càng :

Sử dụng bề mặt A,1 lỗ ∅12, và 1 lỗ ∅24 làm chuẩn tinh để gia công Bước 1 : Khoan.

Bước 2 : Taro.

Sơ đồ gia công bề mặt lỗ M4 :

10 Kiểm tra:

Kiểm tra độ song song mặt A so với mặt B : 0,05/ 100mm Độ vuông góc mặt đầu và tâm lỗ : 0,1/ 100mm

Độ song song 2 lỗ, lỗ giữa và mặt đầu : 0,05/100mm Kiểm tra ren M4

Đo chiều cao của chi tiết : sai số không quá ±0,05 mm

Bảng 2.1: Sơ đồ nguyên công

2.3.CHỌN MÁY,DAO,XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ CẮT CHO CÁC NGUYÊN CÔNG

2.3.1.TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ CẮT CHO NGUYÊN CÔNG CẦN THIẾT KẾ ĐỒ GÁ.

a Nguyên công : Khoan – Khoét – Doa lỗ ∅ 20

Hình 2.1 Sơ đồ khoan – khoét – doa lỗ ∅ 20

Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào chu kì bền T của dao: k1 = 1 Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào chiều sao lỗ : k2 = 0,85

Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào mác của vật liệu mũi khoan: k3 = 1

Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào trạng thái bề mặt phôi k2 = 1 Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào mác của hợp kim cứng k3 =1

Bước 3: Doa tinh lỗ 20:

Lượng chạy dao: S = 1mm/vg ( Bảng 5-116 TL[5] Tr107) Công suất cắt N, theo bảng 5.111 Tr103 TL[5] : N = 7,3 kW

Từ các thông số của cả 2 bước ta thấy công suất , tốc độ quay trục chính của bước khoét lớn hơn nên ta chọn máy theo các thông số của bước 2

Theo bảng 9.22 tài liệu [6] Tr46 ta chọn máy 2M57 có:

Công suất Chiều rộng bàn máy Rãnh chữ T Tốc độ trục chính

b Nguyên công : Phay thô 3 bề mặt phẳng phụ

Hình 2.2 Sơ đồ phay thô 3 bề mặt phẳng phụ Theo tài liệu [5] bảng 5.34 Tr29 ta chọn:

+ Lượng chạy dao: Sz = 0,1 mm/v => S=Sz z=0,1 10=1,0 mm/v

knv=1 hệ số phụ thuộc vào tình trạng bề mặt phôi.

kuv=1,0 hệ số phụ thuộc vào vật liệu của dụng cụ cắt

c Nguyên công 8 : Khoan – Taro 2 lỗ ren M4 x 0,2.

Hình 2.3 Sơ đồ khoan – taro 2 lỗ ren M4 x 0,2

Chế độ cắt bước 1: Khoan lỗ

Theo bảng 3.131 Tr274 TL [4] , bước đầu ta dùng mũi khoan ∅ 3,8

Theo bảng 4.41 Tr325 TL [4] , chọn mũi khoan ruột gà thép gió đuôi trụ Vật liệu dao : P9

Bảng 2.2 : Kích thước mũi khoan ruột gà đuôi trụ

Theo bảng 5.30 Tr24 TL [5], có chu kì bền trung bình của mũi khoan T = 20(ph) Theo bảng 5.89 Tr86 TL [5], lượng chạy dao S = 0,05 mm/ vòng.

với nhóm chạy dao III, tra bảng 5.87 Tr84 TL [5]

2.4 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

Bước 1: Khoan lỗ ∅ 18,5 khoan

Chương 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỒ GÁ KHOAN LỖ M4 Sinh viên thực hiện: Mai Công Hoan

3.1.LẬP SƠ ĐỒ GÁ ĐẶT CỦA NGUYÊN CÔNG CẦN THIẾT KẾ ĐỒ GÁ

- Vì nguyên công này là nguyên công khoan, taro lỗ ren M4 được thực hiện bằng máy khoan 2421 nên đồ gá cần thiết kế là đồ gá khoan, yêu cầu định vị đủ 6 bậc tự do - Nguyên công 8 được thực hiện sau khi đã phay mặt đáy, gia công 2 lỗ ∅12.Vì lý do này nên ở nguyên công này ta chọn mặt đáy, 2 lỗ ∅12 đã được gia công làm chuẩn định vị , cụ thể phương pháp định vị chi tiết được thể hiện theo hình vẽ sau :

3.2.THIẾT KẾ, CHỌN CƠ CẤU CHO ĐỒ GÁ

3.2.1.Xác định bộ phận định vị

- Mặt phẳng : Vì mặt đáy đã qua gia công nên ta chọn làm chuẩn tinh, chọn cơ cấu định vị là phiến tỳ hạn chế 3 bậc tự do, được thiết kế sử dụng riêng cho việc gia công chi tiết này.

- Chốt trụ ngắn và chốt trám : Vì mặt đáy có 2 lỗ ∅ 12 đã được gia công từ các nguyên công trước nên chọn làm chuẩn định vị , nên ta sử dụng 1 chốt trụ ngắn và 1 chốt trám định vị 3 bậc tự do

3.2.2.Xác phận bộ phận kẹp chặt

Sử dụng mỏ kẹp : Có tác dụng kẹp chặt chi tiết lại thuận tiện cho việc gia công

3.2.3.Xác định những bộ phận khác

Nguyên công này ta sử dụng bạc dẫn hướng, tấm dẫn hướng và thân đồ gá

3.3 TÍNH LỰC KẸP CẦN THIẾT VÀ XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CHO CƠ CẤU KẸP CHẶT

3.3.1.Lập sơ đồ gia công của bước tính lực kẹp

Trong đó : W : Lực kẹp